一種用于預(yù)制構(gòu)件混凝土泵送的超塑化劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制構(gòu)件混凝土泵送 的超塑化劑及其制備方法與應(yīng)用，該超塑化劑能使預(yù)制構(gòu)件行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動化布料。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著建筑現(xiàn)代化的發(fā)展，泵送混凝土技術(shù)取得了長足的進(jìn)展，同時(shí)也帶動 了泵送混凝土施工工藝的技術(shù)進(jìn)步。混凝土泵是在壓力推動下沿著管道輸送混凝土的一種 新型設(shè)備，能一次連續(xù)完成水平和垂直運(yùn)輸，配以布料設(shè)備還可以進(jìn)行澆筑，具有輸送混凝 土能力大、速度快、效率高、縮短工期、降低費(fèi)用的特點(diǎn)，同時(shí)減輕了工人的勞動強(qiáng)度。尤其 對于混凝土量大的高層建筑施工，更能顯示其優(yōu)越性。目前，高層建筑混凝土幾乎100%采 用泵送混凝土，不僅提高了工程建設(shè)的自動化程度，加快了建設(shè)速度，而且對于提升工程質(zhì) 量產(chǎn)生了積極的影響。
[0003] 我國自1987年引進(jìn)首條管粧生產(chǎn)線后，管粧生產(chǎn)及施工技術(shù)得到了很好的發(fā)展。 1996年日本等科技先進(jìn)的國家，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了管粧生產(chǎn)線的全自動信息化控制，1條年產(chǎn)100 萬米的PHC管粧生產(chǎn)線僅需5-6位操作控制管理人員。相比之下，我國相同產(chǎn)能的管粧生 產(chǎn)線，需要操作工人50-60人，幾乎是日本的10倍。在我國，目前的預(yù)制PHC管粧制作工藝 中，普遍采用"合模后置式布料工藝"。這種工藝需要4至6人從事布料和清理上下模貼合 處混凝土的工序，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，嚴(yán)重制約了預(yù)制管粧的產(chǎn)能，同時(shí)還存在合模 密封不嚴(yán)、管模變形的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 布料是管粧生產(chǎn)自動化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，制約著鋼筋籠安裝、端板安裝、合模、以及模 具吊裝等多個環(huán)節(jié)的自動化過程，因此實(shí)現(xiàn)布料自動化是PHC管粧生產(chǎn)自動化必須解決 的關(guān)鍵步驟。目前，將流態(tài)混凝土應(yīng)用到PHC管粧生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)開始得到了業(yè)內(nèi)人士的 廣泛關(guān)注，國內(nèi)一些大型的管粧生產(chǎn)企業(yè)開始嘗試使用流態(tài)混凝土泵送工藝進(jìn)行PHC管 粧的自動化生產(chǎn)。目前實(shí)現(xiàn)泵送的主要途徑有：1)泵送設(shè)備的改進(jìn)，ZL201320704033. 5、 ZL201110353302. 3等報(bào)道了三一重工、中聯(lián)重工等混凝土機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)開發(fā)了 適合于管粧泵送布料的專用機(jī)械設(shè)備，但是設(shè)備改進(jìn)有限；2)調(diào)整混凝土組分，如提 高膠凝材料用量、提高砂率、使用礦物摻合料如粉煤灰、硅灰等（ZL201210219895. 9， ZL201310670490. 1)，3)調(diào)整混凝土外加劑 ZL201310544430. 5 和 ZL201210063332. 5 都是采 用保坍型聚羧酸和減水型聚羧酸復(fù)配，并摻少量的其他組分得到預(yù)拌商品的泵送劑來實(shí)現(xiàn) 混凝土泵送，但是在管粧混凝土中，為了防止骨料漿體在離心過程中的分離，影響管粧制品 的力學(xué)和耐久性能，必須盡可能的降低膠凝材料用量、降低砂率；高達(dá)SOMPa以上的抗壓強(qiáng) 度要求則要求混凝土盡可能低的含氣量；可見管粧泵送混凝土與常規(guī)泵送混凝土在技術(shù)上 有著顯著的差異。因此制備既適合于管粧早強(qiáng)高強(qiáng)要求、又能滿足泵送輸送的混凝土材料 是實(shí)現(xiàn)管粧泵送工藝的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn) 預(yù)制構(gòu)件混凝土泵送的超塑化劑及其制備方法，通過在聚合物中同時(shí)引入具有早強(qiáng)和保坍 的功能基團(tuán)來實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的混凝土早強(qiáng)及泵送的需求，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)自動化布 料。
[0006] 技術(shù)方案：
[0007] 申請人發(fā)現(xiàn)，納米3102顆粒在水泥水化時(shí)能形成水化所需要的晶核，加速水泥水 化，SiO 2細(xì)小顆粒能夠滲透填充到硬化水泥漿體及粗集料界面中的細(xì)小孔隙，從而降低水 泥漿體和界面的孔隙率，進(jìn)而使硬化水泥漿體和混凝土更密實(shí)、強(qiáng)度更高。
[0008] 申請人發(fā)現(xiàn)，接枝共聚物側(cè)鏈長度是水泥水化速度的主要影響因素。側(cè)鏈越長，水 泥水化越快，且長支鏈由于其強(qiáng)的空間位阻效應(yīng)導(dǎo)致共聚物優(yōu)異的分散性，也加快了水泥 的水化，有利于混凝土早期強(qiáng)度的提高。
[0009] 申請人發(fā)現(xiàn)，共聚物中引入長側(cè)鏈能夠降低混凝土的流動保持性，通過在主鏈上 引入對水泥強(qiáng)堿性環(huán)境具有響應(yīng)的共聚單體，可進(jìn)一步提升新拌混凝土流動性保持能力。
[0010] 基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的一種用于預(yù)制構(gòu)件混凝土泵送的超塑化劑，由單體 a、單體b、單體c和改性的單體d自由基共聚反應(yīng)制得，所述改性的單體d由單體d和納米 SiO2反應(yīng)制得；所述的超塑化劑的粘均分子量控制在30000?80000,優(yōu)選30400-79700 ;
[0011] 單體a的結(jié)構(gòu)式如式（1)所示：
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于預(yù)制構(gòu)件混凝土泵送的超塑化劑，其特征在于：由單體a、單體b、單體c和 改性的單體d自由基共聚反應(yīng)制得，所述改性的單體d由單體d和納米Si02反應(yīng)制得；所 述的超塑化劑的粘均分子量控制在30000?80000 ; 單體a的結(jié)構(gòu)式如式（1)所示：
其中，札為!1或甲基；1?2是11或1?4個碳原子的烷基；X=COO、0、0(CH2)m0、CH20、CH2CH20,m= 2-4 ;A0為2-4個碳原子的氧化稀基或兩種以上的這種氧化稀基的混合物，n 為A0的平均加成摩爾數(shù)，其為150?300的整數(shù)；(AO)n為均聚、無規(guī)共聚、二嵌段或多嵌 段共聚結(jié)構(gòu)； 單體b的結(jié)構(gòu)式如式（2)所示：
其中，馬是!1或甲基，1?4是11或
M為H、堿金屬離子、銨離子或有機(jī)胺基團(tuán)； 單體c的結(jié)構(gòu)式如式（3)所示：
式中R6為H或甲基，R5表示為_(CH2)x0H，x= 2?10的正整數(shù)； 單體d的結(jié)構(gòu)式如式（4)所示：
其中，&為甲基或H，R8、R9、R1(l分別獨(dú)立代表為-CH3, -〇CH3, -〇CH2CH3,-OSi(CH3)3。
2. 權(quán)利要求1所述的一種用于預(yù)制構(gòu)件混凝土泵送的超塑化劑的制備方法，其特征在 于：包括以下步驟： (1) 將納米3102表面引入反應(yīng)性雙鍵官能團(tuán)制備改性的單體d:單體d和納米SiO2常 溫?cái)嚢璺磻?yīng)12?24h，即得； (2) 超塑化劑的制備：在自由基共聚引發(fā)劑存在下，單體a、單體b、單體c和改性的單 體d在水性介質(zhì)中發(fā)生自由基共聚反應(yīng)，即得； 單體a的結(jié)構(gòu)式如式（1)所示：
其中，札為!1或甲基；1?2是11或1?4個碳原子的烷基；X=COO、0、0(CH2)m0、CH20、CH2CH20,m= 2-4 ;A0為2-4個碳原子的氧化稀基或兩種以上的這種氧化稀基的混合物，n 為A0的平均加成摩爾數(shù)，其為150?300的整數(shù)；(AO)n為均聚、無規(guī)共聚、二嵌段或多嵌 段共聚結(jié)構(gòu)； 單體b的結(jié)構(gòu)式如式（2)所示：
其中，馬是!1或甲基，1?4是11或
M為H、堿金屬離子、銨離子或有機(jī)胺基